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| 清梳联改造工艺技术综述 | |
| 无锡市普莱特科技 钱晓 | |
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一、 前 言
20世纪60年代起在国际上开始推广应用清梳联，已有近40年的历史，公认为一项成熟的工艺技术，是棉纺行业现代化生产的重要标志。我国清梳联研制虽从1958年开始，但由于当时对清梳联认识不足，单机水平、控制技术、器材性能等条件均难以满足清梳联的要求，几十年来一直在简易清梳联周旋曾几下几落难达目标。直到20世纪80年代，全国各地引进国际知名厂商清梳联生产线，在工艺技术、质量水平、经济效果明显，遂引起各级领导的重视，并列入国家“八五”重点攻关的纺织工业重中之重项目后，国产清梳联又一次推向高潮。从1993年山东省纺织工程学会、山东省纺织工业厅组织德州纺织厂、青岛纺机、金坛纺机联合研制第一条生产线投产，随后郑纺机在引进德国Trutzschler公司制造技术生产的清梳联在曹县棉纺厂投产，有力地推动了国产清梳联在我国推广应用，并不断完善提高扩大使用面，使我国制造的清梳联已近230条线，全国加上引进的已有500条清梳联生产线。
二、 国内清梳联开发概况
(1)青岛纺机厂
是我国生产梳棉机最早最多的厂，几十年来积累了丰富的经验，1993年与金坛纺机厂联合开发第一套清梳联，几年后自行研制开发清梳联中开清棉机组，打破传统的模式，广泛吸收国内外开清棉的先进技术与国际协作配套相结合，近期又消化吸收德国He-gerth公司抓棉机、主除杂机、瑞士Rieter公司B1单轴流开棉机、多仓混棉机等。研制了FT301B连续喂棉控制系统、FT024自调匀整装置(或配SLT-N匀整器)，配FAl78A配棉箱。可任意选FA201B、FA231、FA203A等高产梳棉机组合的清梳联。
(2)郑州纺机厂
是我国开清棉机组最早生产的厂，国内大部分清棉设备都来自郑纺机，对生产清花机械有较丰富的经验。90年代中从德国Trutzschler公司引进整套清梳联制造技术流水线，开发了具有该公司清梳联性能的产品，FA006系列往复抓棉机、FAl03双轴流开棉机、FA028六仓混棉机、FAl09三滚筒清棉机、FAl51除微尘机、FA221B、FA225型高产梳棉机等。
(3)金坛纺机厂
是国内供应开清棉设备的第二个比较大的厂家，是90年代最早与青纺机联合开发清梳联的厂家，其配套的开清棉机组是消化吸收瑞土Rieter公司的产品，90年代末与上海交大共同开发了AS-FA008A智能化往复抓棉机，抓棉打手能根据棉包高度、棉花密度自动调节抓取量，自动检测棉包高度，能适应初始抓棉时棉包高低不平及产量要求，具有自动平包功能，消化吸收B1技术为FAl02A单轴流开棉机及FA025A多仓混棉机，FAlllD精开棉机，FAl72C配棉箱等，可与国内外高产梳棉机配套组成清梳联。
(4)台湾明正纺机厂
已经在山东胶南建厂，可全套供应清梳联。
(5)上海太平洋Crosrol机械有限公司
上海纺织机械总厂与英国Crosrol公司合资，近期在上海宝山建厂，生产清梳联设备。
(6)马佐里(东台)纺机有限公司
东台纺机厂与意大利马佐里(Marzoli)合资，生产全套棉纺设备，包括制造清梳联。
2．2 国产清梳联工艺技术装备水平评估
(1)工艺技术满足生产要求
开清棉机组在单机性能提高的基础上，实现了高效能短流程，实现了一抓、一开、一混、一清的四类主机组合。抓棉机实现多包取用精细抓取(抓小、抓全、抓匀)，为开清棉短流程奠定了良好的工作基础。采用自由打击进一步开松，除大杂硬杂及不孕籽。一混是采用大容量多仓给棉机，使原棉得到较好的混合；一清即采用二刺辊或三刺辊对喂人的微小棉束进一步精细开松与清除杂质。
在主机设备上，对给棉罗拉、打手、风机传动采用变频装置，打手变速适应对原料开松除杂的要求，风机变速可保证输棉管道畅通不堵塞，并保证打手除杂开松的效果，给棉罗拉采用变频，可使清梳联控制系统能及时准确地根据需要调整系统给棉量，保证瞬时每个棉箱内纤维的密度(或容量)的恒定，提高控制系统的精度，尽最大可能保证各给棉部分的高运转率，从设备上解决了各给棉部分以往的停、开，影响各机输出定量，从而保证梳棉重量偏差及重量不匀率以及生条结构的最佳水平。
(2)先进技术普遍推广运用
清梳联控制系统先进合理，集机、电、仪、气、微电子、计算机为一体，自动化程度高。单机采用PIX、变频器、液晶显示面板操作，参数调整直观简便，连续均匀喂棉技术、自调匀整技术、间隙吸与连续吸的技术应用，保证系统的稳定可靠运行与质量水平的稳定与提高。
(3)关键器材得到配套
高产梳棉机的针布配套规格齐全，目前应用的有2525、2030等系列配以系列的盖板针布对提高分梳效果，减少结杂与短绒，已有较明显的效果，在锡林针布采用2030X01550代替2525X01550，据成都二棉、日照、安庆、费城、华纶等5个棉纺厂试验，在棉结等质量已取得了满意的效果。在赶超Graf针布方面，做了大量的改进工作，对提高针布锐度、耐磨度等五度水平有了长足的进步。当然这不意味着我国针布耐磨问题已解决，据马山试验中心测试说明，我国针布耐磨度与Graf仍有差距，还有待努力解决。
(4)辅助设备迅速发展
国内滤尘设备制造厂相继开发出板式滤尘、蜂窝式滤尘，最近又有新的厂家推出鼓式(或称圆桶套环式)滤尘设备，各种设备均能适应清梳联的要求，而最近推出的鼓式滤尘设备结构简单，压差小，滤尘效率高，维修简便，新式滤尘设备的使用对清梳联单机性能及系统的正常运行起到基本保证作用。目前生产鼓式滤尘设备的厂有江阴纺机、邯郸纺机、常熟风机厂、精亚空调设备厂等。
三、 发展中的清梳联有关问题的探索
清梳联是一个系统工程，对开清棉工艺流程，单机性能系统的匹配与工艺参数的优选、高产梳棉机性能工艺等应统一研究加以考虑，才能取得良好的工艺效果。
3．1 清梳联单机效能与流程选配
北京纺织工程学会与中国纺织工程学会曾对北京各棉纺织厂引进4套不同国家不同流程(A、B、C、D)清梳联的开清棉生产线，在所用原棉相近的情况下，对开清棉除杂效率进行统一对比试验，其中A流程66．8％最高，其落棉率4．01％；而D流程最低为32．03％，其落棉率为2．53％。二者除杂效率相差近一倍，A流程梳棉除杂效率仅28．8％，落棉率为4．04％。其清梳联总除杂效率为96．8％，总落棉率为8．05％。而清梳联D流程的开清棉除杂效率最低，梳棉除杂效率为63．57％，落棉率为3．25％，总除杂效率绝对值相差1．2％，而总落棉率绝对值相差2．26％。上述数据说明：
(1)单机性能不同，系统中单机匹配不一，所选工艺参数各异，所得效果也不同，因此采用清梳联时应十分重视单机性能与系统匹配的选型工作，这是基础。
(2)根据不同原棉不同处理的原则，要认真研究开清棉与梳棉的合理分工，确定其工艺参数，尤其对开清棉部分的打手类型应作为重要工艺参数，可根据不同原棉的要求来加以调整，国产清梳联的情况与上述是相同的。
3．2 清梳联抓棉水平的重要性
在抓包机工作上要采用划小单元排包，以保证在较短时间内将原棉按成分抓全，要研究设计配棉图，按配棉图在抓包机上排包。平包工程十分重要，国外抓棉机按棉包高度曲线抓取，应该作为今后发展方向，限定几个往复快速平包是不可取的，必然造成成分抓取不全，影响均混质量。
在配棉中对进口棉和国产棉密度大的和松散的不要在相邻的排包中出现。要认真研究如何平包，使抓棉机尽量抓全成分。
目前拣三丝不打包或大松包、回花不打包，由于棉层密度上的差异造成抓取不匀，因此对散棉松包棉应打成与轧花厂统一规格的棉包，以保证棉包内纤维密度一致。
3．3 清梳联使用中有关棉结、杂质、短绒控制问题
根据几年来的实践，清梳联开清棉工程的除杂效率不是越高越好，因为随着除杂能力的加强，纤维开松度的增加，纤维的扭伤和损伤也是相应增加的，棉结索丝也是增多的。很多文献都表明，开松度和除杂效率与棉结与棉结索丝的增加都是正相关的，开松度和短绒也是正相关的，开松除杂、纤维损伤、短绒棉结、索丝增加在开清棉中是一对矛盾，生产实践表明在提高开松度的同时，纤维的损伤和扭结、棉结、索丝、短绒的增长是不可避免的，也可以说提高纤维的开松度是以损伤纤维和扭结为代价的，问题是寻求以最小的代价获得较高的效果，就要在原料选择、工艺优化、元件、器材选用、气流研究等方面下大力气，才能找出最佳的结合点。
有的主张加大打击力度，增强开松纤维单纯追求较小的棉束重量和较高的除杂效率，其结果适得其反。
目前比较重视的是开清棉的除杂效率和短绒的增长，短绒只看生条短绒值及增长值，而忽视在工艺流程中短绒的排除量，否则将会影响制成率及纺纱成本。现举几实例说明之。
马山试验中心、北京二棉、高唐棉纺厂、华纶有限公司等都根据原棉性能，优选工艺，注意合理的打击力度，降低主除杂部分打手速度，将FAl08锯齿打手速度由840r／rain降至730r／min，并调整打手至给棉罗拉距离，筵棉短绒增长由3．15％降至2．6％，北京三棉在Rieter开清棉机组中将ERM-I及EAM-II作6个方案试验，当只用一道ERM-I时速度增加对棉结增加幅度大，当采用EAM-I和EAM—Ⅱ(ⅰ鼻型，ⅱ锯齿)而EAM-II又开高速973 r／rain与只用ERM-II低速681r／min时筵棉棉结由288粒增加396粒，棉结增加41．5％，试验说明随打手道数增加同时锯齿滚筒打击力度加大，棉结增加幅度也大。
山东泰龙纺织集团将FAll6精开棉主分梳辊速度从1850r／min降低至930r／rain，生条棉结由103降至63，下降幅度大。高唐棉纺织厂将梳针打手由460r／min降至360r／min，也同样取得较好的效果。
厦门华纶纺织有限公司抓棉机打手速度由1650r／rain降至1300r／min，短绒率下降了3％，效果明显。
从几个厂的实践得知，清梳联中开清棉由于精细抓棉以微小的棉束喂人后部打手，因此不论自由打击或是握持打击其打击力度不可过大，不可只求开松、除杂效率高，使棉束很小将会付出较大的代价，因此开清棉工艺既要开松除杂又要减少棉结索丝短绒，对打击力度应适度为宜。
3．3．1 开清棉工艺重点是预开松和均混作用
清梳联采用往复抓棉机并要求高的运转率，能充分发挥其精细抓棉微束喂给的功能，真正做到所抓取的棉束细小，均匀且成分全，其棉束重量要比传统开清棉抓的重量要小一个数量级以上(清梳联约20mg，圆盘约0．3—0．5 g)，要充分发挥预开松、自由打击和轴流开棉机除大杂、硬杂、不孕籽的作用减少对纤维的损伤，棉结索丝的增加，要重视打击力度的优化，气流的通畅不阻。
目前开清棉在高效能开松除杂均混的前提下已做到一抓、一开、一混、一清的4部主机的短流程只有一个握持打击的机台，对纤维损伤、棉结与索丝形成的机会就少，据有关资料报道，经一次自由打击棉结可增加10％，经握持打击棉结可增加20%，因此实现短流程优化工艺是减少纤维损伤、减少短绒、棉结的有效措施。
3．3．2 稳定棉箱内存密度和保证筵棉开松均衡
为了保证各棉箱的瞬时密度稳定和筵棉在开清棉流程中开松均衡，要努力提高开清棉各机的运转率，国产清梳联在设备上对给棉罗拉、打手、风机均配备了变频设备，青纺机开清棉系统共配备14台变频器，能及时根据原料变化情况变更工艺条件重不匀率的良好水平及减少短绒、少增索丝；
必须保证开清棉机组气流输送纤畅通，精选单机出口负压值，深入细致地研究补风位置及方向与补风量的大小，是提高除杂效率的重要方面，出口切线方向补风涉及到经打手打击后的纤维顺利转移的问题，从观察剥棉刀的实际情况纤维束在未到剥棉刀之前，即应受到气流的作用将其剥离打手随气流而转移，因此对打手出口气流与打手切线方向所形成的气流压力、流量进行认真研究，使纤维束能全部转移不返花以防形成索丝。
四、 研究改进分梳元件质量和加强维护管理
清梳联的高产梳棉机产量约在40kg/台时，其中心问题是合理选择针布规格、配套与高速梳理，如何正确处理好分梳转移问题，才能使梳棉机对加工的纤维得到良好的梳理、均混、除杂，获得最优的生条质量。梳理过度、转移不足与梳理不足转移有余，对生条及成纱质量都是十分不利的。因此，高产梳棉机的产量、定量与锡林速度的设计与实际使用关系密切。马山试验中心将FA203锡林由520r/rain降至425r/min，刺辊由1060r/min降至870r/min，将FA221锡林由460r/min降至415 r/min，刺辊由1020r/min降至940 r/min，生条棉结达到13～14桫g以下，梳棉生条短绒增长在3．34％，清梳联短绒总增长3．67％，比传统棉卷生条短绒增长要小，马山试验中心在3级配棉纺CJl4．6tex、C18．4tex优化工艺后其质量稳定，生条与成纱各项指标均能达到乌斯特89公报25％的水平。安庆第二条清梳联生产线也将FA203梳棉机锡林速度从520r／min降至420r／min，也取得较理想的效果。为了解决分梳、棉结、短绒三者的矛盾，在单产40 kg/台时左右的情况下锡林的速度不宜太高，以适当的梳理度同时控制锡林与刺辊两者的速比，有利于纤维的转移，及棉结短绒的减少。考虑到不同原料不同处理、不同筵棉结构、不同梳棉单产及不同的产品质量要求情况下，便于选择锡林梳理速度，建议锡林传动采用变频装置，为日常工艺调整创造条件。
4．1 针布的选用配套与正确使用
金属针布为现代高产梳棉机实现高速梳理创造了必要的条件，有的文献中提出金属针布是高产梳棉机的“心脏”，高产梳棉机既要产量高又要保持良好的分梳、除杂转移、均匀混合，还要不损伤或少损伤纤维，减少产生与排除短绒，尽可能使纤维单根化，关键是选好配套针布。锡林应用矮、浅、尖、薄、密、小(工作角小、齿形小)的新型针布系列，由20系列向18、15系列发展。矮齿浅齿密齿在普遍选用，密齿由860齿增加到900齿进而1080齿。工作角从65°减至60°以至50°，加大纵横向齿距比由2．3-2．6提高到3．75—4．25来提高分梳效果。
在耐磨方面，国外几大针布公司Graf采用60GrV、80CrWV两种合金钢ECC采用高碳铬钢，国内几个主要针布厂如青纺机、无锡分梳元件厂、南通金轮针布厂、无锡纺器厂、无锡八纺机等也正在采用国产合金钢或比利时贝卡尔特(Bckaert)公司提供的专用钢丝、高碳钢丝制造的锡林针布已开始在清梳联上广为试用，取得了较好的效果，有的棉纺厂在推广应用国产清梳联时还采用了Graf公司的金属针布，工艺效果稳定。同时得到一点启示，在一定的原棉条件下，进一步采用矮齿、小角度并调整了锡林速度，其梳理工艺效果好、棉结减少显著。
刺辊齿条的选用应针对喂人梳棉机筵棉结构的变化：棉束小，筵棉松，厚度厚，方向性差的特点，应采用85度角代替75度工作角，适当增加齿密由4．54齿／25．4mm增至5．25齿/25．4mm，甚至6．0齿／25．4mm，工作角加大可降低齿条对纤维的握持能力，易于分梳后的转移又使杂质(尤其带纤杂)易于抛出，齿密加大后要适当降低刺辊速度，在保证刺辊梳理度的情况下，可以加大锡林刺辊的速比，可减少刺辊返花，减少纤维损伤与短绒增加，减少棉结。
盖板针布的配套可采用高号合金钢钢丝，选用新型植针排列，采用横密纵稀的植针方式，目前以无锡纺器厂的JPT系列盖板针布使用效果较好。
为了纤维的转移和引导高速气流，道夫开始采用小的工作角及增加针布高度，提高道夫的握持能力和增加齿间容量，如进一步增加齿高和减小工作角，在设计、制造和防轧性能上都有困难，为进一步提高道夫针布转移能力，采用特殊设计道夫齿尖形状(圆弧形鹰嘴形)，有关针布厂生产AD4545 X02090等型号齿高4．5 mm比40系列道夫针布高，原4030X01890或4032X01890道夫针布均可与AC20系列相配套，可同时提高高产梳棉机锡林与道夫的分梳转移能力。
4．2 梳棉分梳主件精度和维护
梳棉机各部齿条锋利、隔距准确，是良好分梳转移的重要保证。对有关梳棉机工艺部件特别是锡林、道夫、盖板、固定盖板、分梳板、刺辊共六项的加工及装配精度，对隔距的准确至关重要，要进一步提高锡林、刺辊等轴承精度，锡林轴承间隙应由20 pan提高到10um，要在六锋一准的基础上，保证紧隔距强分梳的工艺能够实现。在包卷锡林道夫针布后，其锡林道夫之间的隔距能否保证在4／1000”内，是对锡林道夫部件及针布制造质量和包卷质量考核的重要标志，目前刺辊齿条比锡林道夫齿条精度差，包卷刺辊平整度也较差，影响刺辊与锡林隔距。除严格要求锯齿条的形位公差外，对刺辊沟槽深度公差亦应进一步严格掌握。
有的机械厂提供的高产梳棉机盖板，应当取消标准盖板，包覆针布后的整副盖板的应不超过100根丝(0．01mm)，力争在80根丝(0．01mm)以下，使每根盖板的隔距都能在设计要求内，有利于自由纤维受到良好的梳理。
盖板磨针问题，普通梳棉机一般拆下磨盖板周期3个月，有的厂延长至4个月，而高产梳棉机产量高2—3倍，因磨盖板周期不合理，造成盖板锐度差，影响梳理效果，故磨盖板周期应改为2个月为宜，最好采用机上磨盖板实行“轻磨勤磨”，保证盖板的锋刊平整。老式磨盖板机精度差，难以达到磨后质量要求，应子更新，采用高精度磨盖板机，如无锡立达纺器、无锡纺器厂等生产新型磨盖板机可作更新参考，也可将原磨盖板机金刚砂带磨辊改成大气孔砂轮，盖板针面质量将会得到改善。
抄针辊与盖板刷针辊所用针布钢丝原来最高为32＃，应随针布加密而改细。
针布的合理选配、锐度和隔距的正确是充分发挥高产梳棉机高速梳理的基础和核心，要解决各种针布使用寿命，不能因节约经费使针布超期服役，造成棉结大量增加。目前对锡林、道夫、盖板、刺辊齿条状态已引起棉纺厂足够重视，而对前后固定盖板、刺辊分梳板等附加分梳件的使用性能、更换周期、配套规格、工艺配置等还需加强研究。
五、高产梳棉机采用自调匀整的重要性
采用自调匀整对清梳联来说不是可有可无的问题，梳棉自调匀整装置是采用微电子等高新技术在线检测生条定量的一种必要手段，安装的目的是要解决长片段、超长片段，班与班、台与台间的差异，以求得较小的生条重量不匀率和重量偏差，实践证明随机在线检测自控生条质量的效果，不仅对生条更重要是反映到成纱都较离线定时检测的效果有明显的改进，其重量偏差小，重量不匀率小且稳定。
国产清梳联配用的几种自调匀整器有洛菲SLT-N、纺科院研制的F1D23、台湾东夏，青纺机FT024，FT025等类型配上国产高产梳棉机，经有关棉纺厂应用均取得很好效果。近期国产自调匀整装置也日渐增多，替代进口产品：普莱特ZNS型等。
六、 重视清梳联的空调滤尘
清梳联的滤尘及下脚收集系统是保证清梳联正常生产的必要条件，必须十分重视。传统的清梳工序由于种种原因，清梳车间空调滤尘系统往往被企业所忽视，有的设备不全，效能不高，即便有设备其运用也不正常，尽管车间温湿度因外界影响，早中夜差异较大，但还能生产出棉卷。使用清梳联后，清梳联的质量和工艺要求高，在清梳联生产过程中原料回潮率要求必须要稳定，因为棉纤维是高吸湿高膨胀体积变化大的材料，如车间温湿度不稳定，变化大，势必影响输棉管道、喂棉箱压力变化，导致压力失控而作出不正确的反应。纤维的回潮率大小又影响到纤维的透气性，回潮率大阻力大，透气性小输棉管道内压力增大，供棉量就小，反之，回潮小，供棉量大，由于回潮的波动而清梳联各部工艺参数未能相应变化，易造成生条干重波动。因此要十分重视空调的设计与管理，这是清梳联工艺质量的需要，在清梳联空调设计上要注意送风量大于排风量，要保持车间正压运行，不受外界气候变化的干扰，保持车间温湿度的稳定是控制清梳联生条定量和重量偏差的重要保证，是清梳联工艺质量的必需。
清梳联各单机及喂棉箱管道等对排风排杂都有各自的负压要求，而且要求波动小、稳定，才能保证棉流及排杂通畅，开松除杂效果好，棉箱内原棉密度一致，对高产梳棉机来讲也必需保证每台排风口的负压运行，以保证梳棉机回转部件所产生的气流通畅，以减少落白及盖板间充塞短绒。有资料报道，梳棉机正压区运行的棉网其棉结要比负压的高出20％。因此就必须同主机一样加强滤尘设计和维护管理，一般滤尘系统主风机风量的选用应比设计排风高30％，以保证负压运行并做到压力波动小，使落棉尘杂短绒排除通畅，主风机风压要大于送风或吸尘管道阻损之和，并符合清梳联各机排风、排杂排尘管道对负压的要求。
国产滤尘器设计制造加工精度已能满足清梳联的要求，不但国产清梳联可选用，就是引进清梳联有众多的纺织厂选用，都取得明显效果。国产滤尘器发展更新很快。目前应用的有板式滤尘、蜂窝式滤尘，最近又开发出叠鼓式滤尘。
开清棉机组使用间歇吸落棉系统，气锁罗拉将打手室内气流与间歇吸落棉分开，保证打手室气压稳定，有利于原棉开松除杂，同时减轻挡车工劳动负担。
对清梳联空调、滤尘和下脚收集系统，作为清梳联系统工程中的一个子系统，必须引起足够的重视并要加强设计、使用和维护管理工作，才能取得好的效果。
7/15/2014 | |
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